Действующий
- отсутствие показателей температуры и влажности воздуха, которые могут служить основой для показателей долговечности изделий.
По указанным в настоящем приложении причинам полная гармонизация ГОСТ 15150-69 со стандартами МЭК серии 721-3 в данное время невозможна.
Нормальные значения при испытаниях изделий для других климатических ВВФ по ГОСТ 15150 полностью соответствуют МЭК 68-1.
В стандартах МЭК серии 60721 и 60068 имеется ряд принципиальных недостатков как в теоретической области (не учитываются серьезные физико-химические особенности действия ВВФ на техническую продукцию), так и в области построения системы стандартов и выборе значений конкретных показателей. С этим связан тот факт, что практически ни в одном НЦ и (или) ЭД на выпускаемую продукцию не встречается ссылка на класс ВВФ. В крайнем случае, имеется небольшое количество соответствующих параметров (обычно только значения температуры для климатических классов).
Как правило, также не имеется привязки жесткости испытаний к условиям эксплуатации продукции. Ниже приведено краткое описание основных недостатков стандартов МЭК серии 60721 и 60068.
4.1. Физико-химическая природа рада основных ВВФ такова, что оценка их действия как одиночного ВВФ без учета одновременного действия некоторых других ВВФ не имеет смысла. Оценка действия относительной влажности воздуха для климатических классов не может быть проведена без рассмотрения одновременного действия температуры воздуха; оценка действия любого вида агрессивной газовой среды для классов химически агрессивных сред невозможна без рассмотрения одновременного воздействия относительной влажности и температуры среды.
а) в таблицах параметров для каждого климатического класса приведены как для отдельного самостоятельного ВВФ значения относительной влажности воздуха 100% или 95%. По этим данным нельзя оценить ни воздействие этого ВВФ, ни базу для назначения режимов испытания. Действие этих значений влажности при температурах ниже минус 5°С - минус 10°С не оказывает сколько-нибудь существенного влияния ни на свойства полимерных (в том числе электроизоляционных) материалов, ни на коррозию металлов, так что отказ объекта по этим причинам может наступить через очень большой промежуток времени. Действие таких же значений относительной влажности для нормированного значения температуры воздуха 70°С (как для самостоятельного вида ВВФ) для того же климатического класса ускоряет наступление отказа более чем в 500-1000 раз. При этом нигде не указано, что такого сочетания относительной влажности и температуры в природных условиях быть не может, но также не указано - какими они могут быть;
б) такая же, как для перечисления а), ситуация имеет место для класса газообразных химически агрессивных сред, так как значения концентрации химически агрессивных сред каждого вида приведены в стандарте МЭК как для отдельного самостоятельного ВВФ без какой-либо привязки к значениям одновременно воздействующих относительной влажности и температуры среды.
4.2. В стандартах МЭК серии 60721 не учитывается то обстоятельство, что для ВВФ различают по крайней мере два способа оценки их действия на объект: определение параметров объекта при крайних значениях диапазона эксплуатационных воздействий ВВФ (устойчивость объекта к ВВФ) и результат длительного воздействия определенных значений ВВФ на объект (стойкость объекта к ВВФ). При этом для некоторых ВВФ можно сравнительно легко отделить оценку устойчивости от оценки стойкости, например для воздействия температуры, вибрации, ударов. Для других ВВФ, вследствие их физико-химической природы, применять понятие устойчивости бессмысленно, можно применять только понятие стойкости (например, для воздействия относительной влажности воздуха совместно с температурой или для воздействия газообразной агрессивной среды определенной концентрации совместно с относительной влажностью и температурой среды). Таким образом, оценить действие ВВФ на объект без применения понятия стойкости невозможно.
4.3. Для сравнения различных условий эксплуатации и хранения в части стойкости объектов к ВВФ и для экспериментального определения фактической стойкости объектов к воздействию этих условий необходимо определение условного значения этих факторов или их сочетаний, которое можно принять как номинальные значения условий эксплуатации и как базу экспериментальной оценки срока службы объекта. Поэтому возникла необходимость введения понятия "эффективное значение ВВФ" как условное постоянное значение ВВФ, действие которого за определенный длительный период эквивалентно действию меняющихся во времени значений ВВФ, которые имеют место в реальных условиях хранения и эксплуатации. Это связано с тем, что в реальных условиях эксплуатации на объект действуют меняющиеся во времени значения ВВФ.
Например: для климатических ВВФ значения сочетания относительной влажности и температуры меняется в зависимости от времени суток, сезона, от погодных условий в данный конкретный день.
Для определения эффективных значений ВВФ для конкретного класса ВВФ необходимо проведение ряда исследований, в частности:
б) разработать математическую модель влияния рассматриваемого ВВФ на сроки службы и сохраняемости объектов;
в) на основе длительных исследований определить типизированные зависимости сроков службы и сохраняемости от интенсивности воздействия ВВФ или их сочетаний на крупные группы конкретных объектов.
Далее возникнет вопрос об экспериментально расчетном определении фактической стойкости объектов к сформулированным выше требованиям в части условий эксплуатации. В связи с длительными сроками службы такое определение соответствия реально можно проводить только ускоренными методами, как правило, при ужесточенных по сравнению с эффективными испытательными значениями ВВФ. Для этого на основании вышеуказанного перечисления в) определяют типизированные значения коэффициента ускорения испытаний. При этом для ряда ВВФ возникает возможность установить режимы ускоренных сокращенных испытаний, т.е. испытаний при одном значении (ужесточенным по сравнению с эффективным) ВВФ или сочетании ВВФ.
4.4. В действующих стандартах МЭК и ИСО (в частности, в стандартах МЭК серии 60721 и 60068) не имеется даже упоминания о проблемах, указанных в пп. 4.1-4.3, и тем более нет стандартов, определяющих пути решения этих проблем, без чего невозможна научно обоснованная оценка действия ВВФ на объекты. Необходимые теоретические рассмотрения этих вопросов (первая группа стандартов), а также результаты определения значительного числа фактических показателей, установленных на основании многолетних исследований более 100 видов материалов, систем материалов и готовых изделий (вторая группа стандартов), приведены только в национальных стандартах России и межгосударственных стандартах стран СНГ, разработанных Техническим комитетом РФ по стандартизации N 341 "Внешние воздействия".
При этом предусмотрена возможность не использовать обобщенные результаты исследований, установленные в стандартах второй группы; а пользоваться для конкретной продукции результатами исследований этой конкретной продукции, проведенными на основе стандартов первой группы.
4.5. При построении системы стандартов МЭК по ВВФ основным принципом построения групп условий эксплуатации был принят принцип полной иерархичности. Этот принцип состоял в том, что каждый последующий класс ВВФ включал в себя предыдущий класс с прибавлением значений показателей ВВФ одновременно в большую и меньшую сторону. Этот принцип при его кажущейся рациональности оказался несостоятельным, так как не учитывал существование крупных географических регионов или укрупненных групп продукции, для которых требуется объединение значений ВВФ, присущих только этим регионам или группам. Ниже приведены некоторые примеры.
4.5.1. В МЭК 60721-2-1 (помимо отдельных видов климатов) установлены четыре укрупненные группы климата, полностью построенные по иерархическому принципу. При этом за основу принята группа климатов "Ограниченная", а именно - климат континентальной части Западной Европы без стран Скандинавии. В следующей группе "Средняя" добавляют к предыдущим значениям показателей нижнее значение температуры минус 33°С вместо минус 20°С. Эту группу невозможно применить даже для региона "Континентальная часть Западной Европы - Скандинавские страны", так как в последних нижнее значение температуры достигает минус 45°С. Для России же нижнее значение температуры минус 33°С делит территорию по абсолютно непонятному признаку, а также и территорию Канады.
Для следующей группы климатов "Общая" установлено нижнее значение температуры - минус 50°С (что для климата стран Скандинавии и умеренного климата России слишком низкое), а верхнее значение температуры установлено плюс 55°С, которое не встречается ни в Западной Европе, ни в южной части России, ни в Канаде. При этом значение влажности воздуха установлено такое же, как для влажного тропического климата, что не встречается ни в России, ни в Восточной, ни в Западной Европе. Таким образом, группы "Средняя" и "Общая" нерационально применять для крупных регионов, границы которых совпадают с границами крупных государств или давно сложившихся групп государств. Эти группы климатов нерационально применять также вместо четвертой группы ("Общемировая"), так как наборы климатических районов для этих групп образованы по случайным признакам.
4.5.2. Предпринятая попытка смягчить явные недостатки вышеуказанной группировки климатов при установлении климатических классов в разрабатываемых позднее стандартах МЭК 60721-3-3, МЭК 60721-3-4 и других стандартах этой серии не дала результатов, так как конкретные значения, климатических факторов, установленных для этих климатических классов недостаточно точны, а совокупность значений для этих классов также страдает иерархичностью. Например, если требуется изготовить изделие для применения в холодном и умеренном климатах (по МЭК), то даже изделия, изготовленные по требованиям для самого легкого класса (3K8L), должны одновременно выдерживать и низкую температуру, и тропическую влажность, которых ни в холодном, ни в умеренном климате не бывает. С другой стороны, для тропических климатов установлены два отдельных класса, но не установлено единого тропического класса, пригодного как для сухого, так и для влажного тропического климатов. Таким образом, если в Индии и Пакистане решат изготавливать продукцию, пригодную для этих стран, то им придется выбирать группу 4К4, учитывая при этом воздействие экстремально холодного климата.
4.5.3. Значения климатических факторов для одних и тех же видов климатов по МЭК 60721-3-3, МЭК 60721-3-4 не согласованы между собой.
Например: для одинаковых видов климатов нижнее значение температуры для изделий, частично защищенных от климатических воздействий (МЭК 60721-3-3), установлены более жесткими, чем для тех же видов климата и для изделий, совершенно не защищенных от воздействия климата (МЭК 60721-3-4). Так для частично защищенных изделий для климата Западной Европы нижнее значение температуры установлено минус 25°С, а для совершенно не защищенных - минус 20°С (3К6 и 4К1 соответственно), то есть более мягкое значение; для районов с холодным климатом (по МЭК) для частично защищенных изделий нижнее значение температуры установлено минус 55°С, а для совершенно не защищенных - минус 50°С (3К8 и 4К3 соответственно). То есть разница нижних температур для защищенных и незащищенных изделий всего минус 5°С для одного и того же вида климата.
4.5.4. Для механических классов по указанным выше стандартам МЭК применена полностью иерархическая система показателей, причем для каждого класса одновременно нормировано воздействие синусоидальной и случайной вибрации и механических ударов, интенсивность каждого воздействия возрастает для каждого последующего класса. Эти Классы для многих случаев практически невозможно применять.
Например: аппараты контроля и регулирования на крупных электростанциях часто устанавливают вблизи агрегатов турбин электрогенераторов. На эти аппараты действуют существенные синусоидальные вибрации, но практически отсутствуют механические удары. Согласно же требованиям для каждого класса такие аппараты должны проверяться не только на воздействие вибраций, но и на воздействие ударов.
4.6. В качестве нормы значения показателей для большинства классов (особенно климатических) установлены значения абсолютных максимумов и минимумов, встречающихся в природе, причем в большинстве случаев в одном наиболее экстремальном пункте крупного района.
Например, в качестве нижнего значения температуры для экстремально холодного климата принято значение минус 65°С, которое встречалось в единственном пункте земного шара (кроме Антарктиды) - в Оймяконе, расположенном в центре Якутии, причем в течение всего нескольких часов. Устанавливать такое значение в качестве нормы для всех изделий бессмысленно.
4.8. В стандартах МЭК отсутствуют научно-технически обоснованные критерии разграничения климатов, так что провести границы климатических районов невозможно.
а) согласно МЭК 60721-3-6, а также МЭК 60721-4-6 (с изменением А) для класса 6К7 появляются требования для эксплуатации электрооборудования на морских судах, предназначенных для плавания в районе с сухим тропическим климатом, показатели которого нормированы только для суши.
При этом рекомендуемые методы испытаний на воздействие влажности установлены более жесткими для сухого тропического климата, чем для влажного. Это произошло из-за того, что за основу для назначения режима на влажность принято экстремальное значение влажности, которое в сухом климате встречается более высоким, чем во влажном: один раз в 5-10 лет и в течение 5-6 ч, когда на раскаленный песок пустыни выпадает дождь. Это временное повышение влажности воздуха никак не влияет на изделие;
б) поскольку границы между умеренным и тропическим климатом проведены не по физико-техническим признакам, а по географической параллели (тропики Рака и Козерога), в небольшом государстве Израиль оказывается наличие умеренного климата (на небольшой территории) и два отдельных тропических. При точном применении этих стандартов МЭК для продукции, предназначенной для всей территории Израиля, придется учитывать как минимум температуру минус 50°С;
4.10. Недостаточно удачным является принцип построения стандартов МЭК серии 60721, где за основу взяты крупные группы способов применения изделий, а не крупные группы ВВФ. При этом получается, что внутри каждого стандарта МЭК серии 60721-3 появляются требования по видам и значениям ВВФ, дублирующие требования других стандартов этой серии или незначительно отличающихся от них. Например, МЭК 60721-3-3 и МЭК 60721-3-4 отличаются только способом защиты от климатических воздействий, а требования по остальным ВВФ практически повторяют друг друга. Более удобным является принцип построения по группам ВВФ (например климатические, механические (динамические), воздействие химически агрессивных и других специальных сред).
4.11. Указанные в предыдущих пунктах принципиальные и частные недостатки повторяются в стандартах МЭК серии 60068. Несмотря на то что во многих стандартах МЭК указанной серии тщательно проработана методика приложения испытательных воздействий, отсутствие привязки этих методов к условиям эксплуатации и во многих случаях неправильный выбор длительности приложения испытательных воздействий существенно снижают ценность этих стандартов. Особенно эти недостатки выявляются для случаев по пп. 4.1-4.3 и 4.6 настоящего приложения. Попытки частично исправить это положение в стандартах МЭК серии 60721-4 оказались недостаточными и неточными. Ниже приведены несколько примеров.